KR20000070201A - 폴리싱 장치 - Google Patents

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마에다 시게루
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Abstract

컴팩트한 폴리싱 장치(30)는 폴리싱된 물체에 있어서 높은 편평도 및 청정도를 실현할 수 있다. 폴리싱 장치(30)는 연마 플레이트(59)를 구비하는 폴리싱 테이블, 공정물(1)의 작업표면을 연마 플레이트의 연마표면(59)에 대해 힘을 가하는 압착수단(32)을 포함한다. 구동수단은 연마표면(59) 및 작업표면이 소정의 패턴을 따르는 상대적 순환·병진운동을 하도록 하기 위해 제공된다.

Description

폴리싱 장치{POLISHING APPARATUS}
최근, 배선의 행간을 좁게하는 집적회로장치의 밀도에 있어서 현저한 발전이 이루어지고 있다. 이러한 고집적장치에 대해 단계별 프린팅 공정을 이용하는 회로의 광학적 전사복제는 초점의 깊이가 매우 얕아 웨이퍼 표면이 매우 편평하기를 요구한다. 이러한 경향은 또한 만일 라인간격보다 큰 사이즈의 입자가 제조된 장치상에 남아있다면, 이는 장치고장을 이끄는 단락을 일으킬 수 있음을 의미한다. 따라서, 공정물 처리공정은 편평하고 청결한 공정물을 생산해야 된다. 이러한 공정요구는 포토 마스킹(photo-masking)용 판유리 또는 액정패널과 같은 다른 공정물 재료에도 똑같이 적용된다.
도 4는 폴리싱 유닛(10), 로딩/언로딩 유닛(21), 운반로봇(22), 및 두개의 세정기(23a, 23b)를 포함하는 종래의 폴리싱 장치를 도시한다. 도 5는 그 위에 부착된 폴리싱천(11)을 갖는 턴테이블(12) 및 공정물(웨이퍼)(1)을 지지하고 턴테이블(12)상에 공정물(1)을 압착하는 톱링(13)을 포함하는 폴리싱 유닛(10)의 개략적인 예시도이다.
폴리싱은 톱링(13)의 바닥표면에서 공정물(1)을 지지하고, 수직적으로 이동 가능한 실린더에 의해 공정물(1)을 회전하는 턴테이블(12)의 최상표면에 장착된 폴리싱 천(11)상에 압착함으로써 수행된다. 이때, 폴리싱액(Q)은 폴리싱액(Q)이 공정물(1)의 바닥표면 및 폴리싱천(11)의 폴리싱 표면사이에서 유지될 수 있도록 전송노즐(14)로부터 공급된다.
턴테이블(12) 및 톱링(13)은 독립적으로 그들 각각의 제어속도로 회전된다. 도 5에 도시되듯이, 톱링(13)은 공정물(1)의 외주가장자리가 턴테이블(12)의 중심 및 외주 가장자리로부터 각각 거리 "a" 및 "b" 에 위치하여 공정물(1)의 전표면이 소정의 고회전속도에서 균일하게 폴리싱 될 수 있도록 턴테이블(12)에 대해 위치된다. 턴테이블(12)의 직경 "D"는 다음의 관계에 따라 공정물(1) 직경(d)의 두배보다 크게 선택된다.
D = 2( d + a + b )
폴리싱된 공정물(1)은 세정기(23a, 23b)에서 세척 및 건조과정을 통해 처리되고, 휴대용 공정물 카세트(24)에 저장되도록 로딩/언로딩 유닛(21)으로 운반된다. 스크러브 세척(scrub washing)이 사용되고, 이는 나일론 또는 모헤어(mohair)로 만들어진 브러시, 또는 폴리비닐알코올(PVA)로 만들어진 스폰지 사용을 포함한다.
상술된 형태의 종래의 폴리싱 장치는 웨이퍼에 있어서의 요동 및 흔들림 효과를 감쇄하는 폴리싱천(11)의 탄성때문에, 웨이퍼 표면에 비교적 균일한 폴리싱이 수행되는 장점을 가지고 있지만, 가장자리 마모(웨이퍼 외주 가장자리 주변의 과도한 폴리싱)를 발생시키기 쉽다. 더욱이, 프린트된 배선패턴으로 웨이퍼를 폴리싱하기 위해, 폴리싱은 모든 미세돌출부를 제거함으로써 1000Å 이하의 편평도를 얻도록 수행되야 하지만, 천은 변형될 수 있는 탄성특성을 가지고 있기 때문에 폴리싱천(11)은 이러한 요구를 만족시킬 수 없어, 돌출영역 뿐만 아니라 오목한 영역으로부터도 재료를 제거하는 단점이 있다.
본 발명은 일반적으로 폴리싱 장치에 관련되고, 특히 반도체 웨이퍼, 판유리 및 표면의 고편평도를 요구하는 액정패널같은 공정물을 처리하는 폴리싱장치에 관련된다.
도 1은 본 발명의 폴리싱 설비의 배치의 전체적인 평면도;
도 2는 볼 발명의 폴리싱 유닛의 단면도;
도 3A는 폴리싱 장치의 구동모터를 향하는 도 2에 도시된 표면 플레이트의 평면도;
도 3B는 도 2에 도시된 표면 플레이트의 단면도;
도 4는 종래의 폴리싱 설비의 사시도; 및
도 5는 종래의 폴리싱 유닛의 단면도이다.
본 발명의 목적은 폴리싱될 물체에 있어서 높은 편평도를 실현하는 컴팩트한 폴리싱 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 연마 플레이트를 구비한 폴리싱 테이블, 공정물의 작업표면을 연마 플레이트의 연마표면에 대해 힘을 가하는 압착수단, 및 연마표면과 작업표면이 소정의 패턴을 따르는 상대적 순환·병진운동을 하도록 하는 구동수단을 포함하는 폴리싱 장치에서 달성된다.
여기서, "순환·병진운동"은 그들의 상대적 방향에 있어서의 변화가 없는, 다시 말하면, 오직 미리 설정된 패턴을 따르는 병진운동만을 하고 어떠한 상대적 회전운동도 하지 않는 두 표면의 상대적 평면운동, 또는 이러한 순환적 병진운동으로 주로 구성된 상대적 운동을 말한다. 궤적(trace)은 선형왕복패턴, 다각형 패턴 또는 타원형 패턴일수 있지만, 폴리싱 효과와 질 및 기계적 셋업의 용이성의 실질적인 관점에서 볼때, 원형패턴 즉, 궤도 운동이 최적이다. 순환·병진운동에 있어서, 폴리싱물체의 모든 접촉영역은 동일패턴을 따르기 마련이다.
연마 플레이트가 폴리싱 도구로서 사용되기 때문에, 본 장치는 연마용 그레인 사이즈(abrasive grain size), 각 작업에 적당한 폴리싱액 및 회전속도를 공급하는 방법을 선택함으로써 초벌연마(rough grinding) 및 마무리 폴리싱에 이르기까지 넓은 범위의 폴리싱 요구를 만족시킬 수 있다. 즉, 초벌 폴리싱을 수행하기 위해, 연마표면은 더 거칠고 상대적으로 빠른 속도 및 높은 압착압력이 사용되는 반면, 마무리 폴리싱을 수행하기 위해선, 연마표면은 더 정밀하고 상대적으로 느린 속도 및 낮은 압착압력이 인가된다. 또한, 공정물 표면에 부착된 미세입자의 제거는 목적에 적당한 용액을 사용하여 마무리 폴리싱동안 수행될 것이다. 특히, 초벌연마에 대해서 연마용 그레인이 사용되는 반면, 마무리 폴리싱에 대해서는 탈이온수 및 용액이 사용될 것이다. 보통 연마 그레인은 마무리 폴리싱에서는 사용되지 않지만, 필요한 경우엔 적은 양의 초정밀 미세 그레인이 사용된다.
이러한 형식의 장치구조에 있어서, 연마 플레이트의 크기는 오직 공정물 크기보다 약간 큰것만을 요구하기 때문에, 종래의 대형 폴리싱 테이블에서 동일 편평도를 실현하는 것과 비교했을때, 폴리싱 도구의 전 표면에 걸쳐 고편평도를 실현하기가 더 쉽다. 본 장치는 컴팩트하고, 구동 또한 작을 수 있어 소전력만을 요구하며, 설치공간은 최소화된다. 세정 및 웨이퍼 반전장치를 포함하는 폴리싱 설비의 전체적인 설계는 단순화되고, 변경은 쉽게 수용될 수 있다. 이러한 장점은 예측되듯이, 치리될 웨이퍼의 크기가 증가할때 더욱 중요하게 된다. 폴리싱 도구는 회전하지 않기 때문에, 재료제거의 상대속도는 웨이퍼 면적의 전반에 걸쳐 균일하여 양질의 매끄러운 표면을 제공하는 낮은 폴리싱 속도에서도 편평도를 실현하는 것이 더욱 용이하다, 연마 플레이트는 딱딱하기 때문에, 도구 자체에 있어서의 변형은 은 거의 없어 도안된 웨이퍼의 돌출된 영역만이 선택적으로 제거될 수 있어 전 표면이 편평한 폴리싱된 웨이퍼를 생산한다.
공정물 또는 폴리싱 도구중 하나 이상은 순환·병진운동의 회전주기의 초과분의 회전주기로 회전할 것이다. 따라서, 작업표면 및 연마표면 사이의 접촉면적은 점차 위치를 변경하여 웨이퍼의 전표면에 걸쳐 균일한 폴리싱을 수행하게 된다.
연마표면에 연마표면 및 작업표면 사이의 경계면에 폴리싱 용액을 제공하는 표면채널이 제공될 것이다. 따라서, 폴리싱 용액이 외주로부터 도달하기 힘든 웨이퍼의 중심영역에 폴리싱 도구의 내부위치로부터 충분한 양의 폴리싱 용액이 제공될 수 있다.
구동수단은 베이스 섹션, 폴리싱 테이블을 지지하는 상부표면을 구비한 표면 플레이트, 표면 플레이트의 순환·병진운동을 발생시키도록 표면 플레이트를 지지하기 위해 베이스부상에 배치된 지지 섹션, 표면 플레이트의 순환·병진운동을 발생시키는 구동섹션을 포함한다.
지지섹션은 적어도 3개 이상의 외주위치에서 표면 플레이트를 지지하여, 높은 국부압력(local pressure)이 가해지더라도, 표면 플레이트는 단단히 고정되어 폴리싱된 웨이퍼에 있어서의 정밀한 편평도를 유지하여, 폴리싱된 웨이퍼의 질은 향상된다.
지지섹션은 편심축상에 정열되어 마주보는 방향으로 연장하는 한 쌍의 샤프트를 구비하는 연결부재를 포함할 것이고, 이 샤프트는 각 표면 플레이트 및 베이스 섹션에 제공된 오목부내에 회전 가능하게 삽입되어 단순하고 컴팩트한 연결을 제공한다.
구동섹션은 회전 샤프트, 회전 샤프트상에 편심적으로 형성된 구동단부, 및 구동단부를 수용하기 위해 표면 플레이트상에 형성된 오목부를 포함하여 토크를 효과적으로 전달할 것이다.
폴리싱 장치는 공정물 및 공정물 지지섹션의 공정물 지지표면 사이에 배치된 유연한 박판부재가 제공된 공정물 지지섹션을 포함하여, 웨이퍼 지지표면의 표면조건은 웨이퍼의 폴리싱에 영향을 미치지 않아, 폴리싱된 웨이퍼에 있어 정밀 편평도를 제공한다.
상기 목적은 또한 하나 이상의 주 폴리싱 유닛 및 하나 이상의 마무리 폴리싱 유닛을 포함하는 폴리싱 설비에서 달성되고, 이때 주 폴리싱 유닛은 연마 플레이트를 구비한 폴리싱 테이블, 공정물의 작업표면을 연마 플레이트의 연마표면에 대해 힘을 가하는 압착수단, 및 연마표면 및 작업표면이 소정의 패턴을 따르는 상대적 순환·병진운동을 하도록 하는 구동수단을 포함하고, 마무리 폴리싱 유닛은 폴리싱을 구비한 폴리싱 테이블, 공정물의 작업표면을 폴리싱 천의 폴리싱 표면에 대해 힘을 가하는 압착수단, 및 폴리싱 천 및 작업표면이 소정의 패턴을 따르는 상대적 순환·병진운동을 하도록 하는 구동수단을 포함한다. 따라서, 본 장치는 딱딱한 연마 플레이트 및 부드러운 폴리싱 천에 의해 제공되는 성능특성의 사용을 최대한 이용한다.
도 1은 본 발명의 폴리싱장치에 있어서, 구성 유닛 구조의 일 실시예를 나타낸다. 직사각형 형상인 바닥 공간의 일단에, 이미 폴리싱된 또는 폴리싱될 공정물을 폴리싱장치로부터 및 폴리싱 장치로 운반하는 로딩/언로딩 유닛(21)이 존재한다. 바닥 공간의 대향 단에는, 2개의 주 폴리싱 유닛(30a, 30b)이 존재한다. 본 실시예에 있어서 로딩/언로딩 유닛(21) 및 주 폴리싱 유닛(30a, 30b)은 2개의 로봇식 전송 수단(22a, 22b)용 공정물 전송경로와 연결되고, 전송경로의 일측에는 공정물을 뒤집는 공정물 인버터(25)가 있고, 대향측 상에는 마무리 폴리싱 유닛(30c) 및 3개의 세정기(23a, 23b, 23c)가 배치된다. 주 폴리싱 유닛(30a, 30b) 및 마무리 폴리싱 유닛(30c)은 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 기본적으로 동일한 구조이고, 폴리싱 도구의 연마표면의 회전 병진 운동을 제공하는 병진 테이블 섹션(31), 및 공정물(1)을 폴리싱될 표면이 하부를 향하게 하고 이를 소정 압력으로 폴리싱도구 표면 위로 누르는 톱링(32)이 각각 제공된다.
병진 테이블 섹션(31)은, 내부에 모터(33)를 수용하는 원통형 케이싱(34); 원통형 케이싱(34)의 상부에서 내부로 돌출하는 환형의 돌출 플레이트 섹션(베이스 섹션)(35); 돌출 플레이트 섹션(35)의 원주 주위에 형성된 3개의 지지섹션(36); 및 지지섹션(36) 상에서 지지되고, 그 위에 부착되는 연마 플레이트(59) 또는 폴리싱천(59a)과 함께 장착되는 표면 플레이트(37)를 포함한다. 표면 플레이트(37)와 연마 플레이트(59) 또는 폴리싱천(59a)은 폴리싱 테이블을 구성한다. 도 3B에 도시되듯이, 돌출 플레이트 섹션(35)의 상부 표면 및 표면 플레이트(37)의 바닥 표면은 그 안에 배치된 대응 베어링(40, 41)과 함께 원주 방향으로 동등하게 이격된 다수의 캐버티 섹션(38, 39)을 각각 포함한다. 이들 베어링(40, 41)은 각 연결부재(44)의 상부 및 하부 샤프트(42, 43)의 각 단부를 각각 지지한다. 각 연결부재(44)의 상부 샤프트(42)의 축은 도 3에 도시된 바와 같이, "e"의 편심거리만큼 하부 샤프트(43)의 중심으로부터 변위되어, 표면 플레이트(37)가 "e"의 반경 거리에 걸쳐 회전 병진 운동을 하도록 허용한다.
캐버티 섹션(48)은, 구동 모터(33)의 주 샤프트(45) 최상표면에 형성된 구동 단부(46)를 지지하는 구동 베어링(47)을 수용하는 표면 플레이트(37) 바닥 표면의 중심영역에 제공되고, 캐버티 섹션(48)의 축(Z2)은 주 샤프트(45)의 축(Z1)에 대해 변위되어 있다. 오프셋 양은 또한 "e" 이다. 구동 모터(33)는 케이싱(34)에 제공된 모터 챔버(49)내에 수용되고, 주 샤프트(45)는 최상 및 바닥 베어링(50, 51)에 의해 지지된다. 편심하중에 대한 동적인 보상을 목적으로 한 쌍의 평형기(52a, 52b)가 제공된다.
표면 플레이트(37)의 반경은, 폴리싱될 공정물의 반경에 오프셋 반경 "e" 를 합한 것보다 크도록 선택되고, 두 조각의 디스크 부재(53, 54)를 겹침으로써 형성된다. 폴리싱 용액을 이송하는 유로(55)는 겹쳐진 두 개의 디스크부재(53, 54) 사이에 형성되고, 디스크(53)의 상부 표면에서 개방하는 다수의 폴리싱 용액 배출 개구(57)뿐만 아니라 표면 플레이트(37)의 측면에 제공된 폴리싱 용액 흡입 개구(56)와도 연결되어 통한다.
연마 플레이트(59)는 주 폴리싱 유닛(30a, 30b)의 표면 플레이트(37)의 최상표면에 부착되고, 폴리싱천(59a)은 마무리 폴리싱 유닛(30c)의 표면 플레이트(37)에 부착된다. 이들 연마 플레이트(59) 및 폴리싱천(59a)에는 폴리싱 용액 배출 개구(57)에 대응하는 다수의 구멍(용액 배출 개구)(58)이 또한 제공된다. 용액 배출 개구(57, 58)는 대개 표면 플레이트(37), 연마 플레이트(59) 및 폴리싱천(59a)의 전체 표면에 걸쳐 균일하게 분포된다. 연마 플레이트(59)는 주 폴리싱 유닛(30a, 30b)내의 표면 플레이트(37)의 최상표면에 접착되고, 폴리싱천(59a)은 마무리 폴리싱 유닛(30c)의 표면 플레이트(37)의 표면에 접착된다.
연마 플레이트(59)는 수 마이크로미터 이하의 연마 그레인용 고착제 역할을 하는 수지(예를 들면, CeO2)로 제작된 원형 디스크이다. 연마 표면의 편평도를 보장하기 위해, 제조 및 저장중에 연마 플레이트가 요동 내지는 변형을 나타내지 않도록 재료 및 제조공정이 선택된다. 연마 플레이트(59)의 표면은 폴리싱 용액을 분배하고 폴리싱 파편을 제거하기 위해 격자, 나선 또는 방사 패턴으로 형성된 홈으로 제작된 여러 형태의 채널(도시되지 않음)이 제공되고, 용액 배출 개구(58)는 채널과 함께 정열된다. 폴리싱 용액에 포함된 연마용 그레인의 입자 크기는 초벌의 폴리싱 유닛(30a, 30b)에 대해서는 비교적 크지만, 마무리 폴리싱 유닛(30c)에서는 비교적 작거나 사용되지 않는다.
공정물(1)을 병진 테이블(31) 위로 누르는 압착수단 역할을 하는 톱링(32)은 조인트에 의해 일정 각도 내에서 자유롭게 경사지게 허용하도록 샤프트(60)의 바닥에 부착된다. 모터에 의해 가해지는 회전력뿐만 아니라 미도시된 공기 실린더에 의해 가해지는 압축력이 샤프트(60)를 통해 톱링(32)으로 전달된다. 톱링(32)은, 공정물 지지섹션(61)의 미세진동(micro-waviness)이 폴리싱 된 웨이퍼(1)의 표면 위로 전사되는 것을 방지하기 위해 공정물 지지섹션(61)에서 유연한 박판부재를 포함한다. 톱링(32)은 저속으로 회전하는 것을 제외하고는 도 4, 5에 나타낸 것과 유사하게 구조된다. 케이싱(34)의 외부 최상측 상에는 공급된 폴리싱 용액을 모으는 용액 집합 탱크(63)가 있다.
이러한 구조의 폴리싱 설비의 작동이 이하에 설명된다. 웨이퍼 저장 카세트(24)(도 4 참조)내의 웨이퍼(공정물)(1)는 필요시에, 초벌 폴리싱이 행해지는 주 폴리싱 유닛(30a, 30b)의 톱링(32)에 부착되기 위해 웨이퍼 인버터(25)를 통해 전송 로봇(22a, 22b)에 의해 전송된다. 초벌 폴리싱된 웨이퍼는 로봇(22a, 22b)에 의해 세정될 세정섹션(23a)으로 전송되고, 마무리 폴리싱 유닛(30c)에서 마무리 폴리싱된다.
폴리싱 작용의 상세가 이후에 설명된다. 표면 플레이트(37)는 구동 모터(33)의 작동에 의해 회전 병진 운동을 겪게되고, 톱링(32)에 부착된 웨이퍼(1)는 표면 플레이트(37)에 접착된 연마 플레이트(59)의 표면에 대해 압착된다. 폴리싱 용액은 용액 흡입 개구(56), 유로(55), 및 용액 배출 개구(57)를 통해 공급되어 작업면에 도달하고, 최종적으로는 연마 플레이트(59) 상의 채널을 통해 웨이퍼(1)와 연마 플레이트(59) 사이의 경계면으로 공급된다.
웨이퍼(1)와 연마 플레이트(59)의 마찰면 사이의 (운동 반경이 "e" 인) 미세한 회전·병진운동의 작용은 웨이퍼(1)의 전체 작업면 상에 균일한 폴리싱을 생성한다. 웨이퍼(1) 및 연마 플레이트(59)를 일정한 관계로 위치시킴으로써 웨이퍼(1)가 처리될때, 이는 연마 플레이트(59) 표면 조건의 국부적인 차이로 인해 생기는 몇몇 문제점을 유발하므로, 이러한 문제점을 없애기 위해 톱링(32)은 연마 플레이트(59)에 대한 웨이퍼(1)의 위치를 변화시키도록 천천히 회전한다.
마무리 폴리싱은 기본적으로 초벌 폴리싱과 동일하다. 여기서, 주 폴리싱 공정에 있어서, 폴리싱 조건은 소정량의 재료를 제거하기 위해, 웨이퍼(1) 및 폴리싱 도구(연마 플레이트)(59)는 비교적 빠른 속도로 이동하고, 압착력은 비교적 높고, 폴리싱 용액은 비교적 거친 연마 그레인을 포함하도록 한다. 한편, 마무리 폴리싱 공정의 목적은 작업표면을 더 평탄하고 매끈하게 하는 것에 부가하여, 작업표면으로부터 고착된 미세입자를 제거하는 것이다. 따라서, 폴리싱 도구(천)(59a)의 작업면의 거칠기는 더 미세하고, 웨이퍼(1)와 폴리싱 도구 사이의 상대 운동 속도 및 압착력은 주 폴리싱 공정에서의 그것보다 더 낮게 된다. 폴리싱 용액은 보통 탈이온수이지만, 종종 필요에 따라 용제나 슬러리(slurry)가 사용되기도 한다. 슬러리를 사용하는 경우, 슬러리에 연마 플레이트와 동일한 재료의 폴리싱 그레인을 사용하면, 몇몇 경우에서 좋은 결과가 얻어진다.
마무리 폴리싱 공정 이후 웨이퍼(1)는 세정기(23a ~ 23c)에서 각종 세정 및 건조단계를 거쳐 웨이퍼 카세트(24)내에 저장된다. 이러한 폴리싱 설비에 있어서, 주 폴리싱 공정을 수행하기 위해 2개의 주 폴리싱 유닛(30a, 30b)이 제공되는 반면, 마무리 폴리싱 유닛(30c)은 하나만 제공된다. 이러한 구조는 주 폴리싱 공정시간이 마무리 폴리싱 공정보다 길다는 인식에 기인하여 선택되고, 두 유닛중 하나는 다른 하나의 비가동 시간 동안 작동되어 작동 효율을 높힌다.
이러한 폴리싱 설비에 있어서, 폴리싱 공정은 두 스테이지에서 병렬로 수행되므로, 용액 배출 개구(57, 58) 및 입자 크기는 각 폴리싱 공정의 특성에 맞추어 선택될 수 있어, 각 폴리싱 공정시간이 단축된다. 결과적으로, 도 4 및 5에 나타낸 종래의 폴리싱 장치에 비해 전체 처리량(작업량)이 현저하게 개선된다.
또한, 폴리싱 유닛(30a, 30b)은 회전 병진 운동으로 이동하므로, 표면 플레이트(37)의 크기는 웨이퍼(1)보다 편심량 "e" 보다 크면 된다. 따라서, 종래의 폴리싱 유닛(10)과 비교하면, 설치공간은 현저하게 감소된다. 부가적으로, 현재의 배치를 수정하는 것뿐 아니라 세정기 및 웨이퍼 인버터와 같은 유닛의 조합된 배치를 설계하는 것은 더욱 용이하다.
더욱이, 표면 플레이트(37)는 폴리싱 유닛(30 ~ 30c)에서 회전 병진 운동을 겪게되고, 도 2에 도시된 바와 같이 그의 외주를 따라 분포된 다수의 위치에서 지지되어, 고속 턴테이블에 기초하는 종래의 폴리싱 장치에 비해 폴리싱된 웨이퍼의 편평도 향상에 기여한다.
이후에, 제 1 및 제 2 폴리싱 단계에 있어서 몇몇 전형적인 작동 변수가 비교된다.
제 1 폴리싱 단계(초벌 폴리싱)
폴리싱 용액 폴리싱될 재료에 종속함
연마 플레이트의 연마 그레인 재료 CeO2
그레인 크기 0.1 ~ 10㎛
압축압력 200 ~ 500 g/㎠
상대속도 0.07 ~ 0.6 ㎧
폴리싱 시간 제거율에 의존
제 2 폴리싱 단계(마무리 폴리싱)
폴리싱 용액 수분, 화학물질, 슬러리
폴리싱천 부드러운 천(비직물, 보풀박충(nap lamination))
압축압 0 ~ 200 g/㎠
상대속도 0.07 ~ 0.6 ㎧
폴리싱 지속시간 10 ~ 120 sec
위의 실시예에서, 폴리싱 도구가 회전 병진 운동을 겪도록 제작되었지만, 공정물이 동일한 운동을 겪도록 하는 것 역시 가능하다. 또한, 회전 병진 운동이 모터 구동 샤프트의 단부에 제공된 "편심" 설계에 의해 생성되지만, 다른 설계에서, 예를 들면, 표면 플레이트에 대해 유사한 궤적의 회전 병진 운동을 생성하기 위해, X-Y 스테이지 및 X-방향 및 Y-방향에서의 합성벡터가 이용될 수도 있다. 또한, 표면 플레이트와의 접속에 크랭크 형태의 지지가 사용되었으나, 회전을 규제하면서 표면 플레이트에 병진 운동을 가하기만 한다면 자기 베어링 및 드라이 베어링과 같은 다른 지지 형태를 사용할 수도 있다.
본 발명의 폴리싱장치의 특징을 요약하면, 연마 플레이트의 크기가 공정물 크기보다 약간 크기만 하면 되므로, 종래의 대형 폴리싱 테이블에 있어서 동일한 편평도를 생성하는 것과 비교했을때, 폴리싱 도구의 전 표면에 걸쳐 정밀한 편평도를 생성하는 것이 용이하다. 장치는 컴팩트하며 구동 역시 소형이고 소요전력이 낮으며, 설치공간이 최소화 된다. 세정 및 웨이퍼 인버팅 수단을 포함하는 폴리싱 설비의 전반적인 설계가 단순화 되고, 변경이 쉽게 수용될 수 있다. 처리될 웨이퍼의 크기가 증가함에 따라 이러한 장점이 좀 더 중요시 될 것으로 예견된다. 폴리싱 도구가 회전하지 않으므로, 웨이퍼와 연마 플레이트간의 상대속도는 웨이퍼 전면적을 통해 균일하게 되어, 우수한 품질의 평탄면를 제공하기 위해 낮은 폴리싱 속도로도 편평도를 생성하는 것이 용이해진다.
본 발명은 높은 표면 편평도가 요구되는 반도체 웨이퍼, 판유리 및 액정패널과 같은 공정물을 폴리싱하는데 유효하다.

Claims (10)

  1. 폴리싱 장치에 있어서,
    연마 플레이트를 구비한 폴리싱 테이블;
    공정물의 작업표면을 상기 연마플레이트의 연마표면에 대해 힘을 가하는 압착수단; 및
    상기 연마표면 및 상기 작업표면의 소정의 패턴을 따르는 상대적 순환·병진운동을 하도록 하는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상대적 순환·병진운동은 궤도운동인 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공정물 및 상기 폴리싱 도구의 하나 이상은 상기 순환·병진운동의 주기의 초과분의 회전주기로 회전하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 연마표면에 상기 연마표면 및 상기 작업표면 사이의 경계면에 폴리싱 용액을 공급하는 표면채널이 제공되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 구동수단은
    베이스 섹션;
    상기 폴리싱 테이블을 지지하는 상부표면을 구비하는 표면 플레이트;
    상기 표면 플레이트의 순환·병진운동을 발생시키도록 상기 표면 플레이트를 지지하기 위해 상기 베이스 섹션상에 배치된 지지섹션; 및
    상기 표면 플레이트의 상기 순환·병진운동을 발생시키는 구동섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 지지섹션은 적어도 3개의 외주위치에서 상기 표면 플레이트에 지지를 제공하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 지지섹션은 편심축에 정열되어 대향하는 방향으로 연장하는 한쌍의 샤프트를 구비하는 연결부재를 포함하고, 상기 샤프트는 상기 표면 플레이트 및 상기 베이스 섹션에 각각 제공된 오목부내로 회전 가능하게 삽입되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 구동섹션은 회전 샤프트, 상기 회전 샤프트상에 편심적으로 형성된 구동단부, 및 상기 구동단부를 수용하기 위해 상기 표면 플레이트상에 형성된 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 장치는 공정물 및 상기 공정물 지지섹션의 공정물 지지표면 사이에 배치된 유연한 박판부재가 제공된 공정물 지지섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  10. 하나 이상의 주 폴리싱 유닛 및 하나 이상의 마무리 폴리싱 유닛을 포함하는 폴리싱 설비에 있어서,
    상기 주 폴리싱 유닛은
    연마 플레이트를 구비하는 폴리싱 테이블;
    공정물의 작업표면을 상기 연마 플레이트의 연마표면에 대해 힘을 가하는 압착수단; 및
    상기 연마표면 및 상기 작업표면이 소정의 패턴을 따르는 상대적 순환·병진운동을 하도록 하는 구동수단을 포함하고, 상기 마무리 폴리싱 유닛은
    폴리싱 천을 구비하는 폴리싱 테이블;
    공정물의 작업표면을 상기 폴리싱 천의 폴리싱 표면에 대해 힘을 가하는 압착수단; 및
    상기 폴리싱 천 및 상기 작업표면이 소정의 패턴을 따르는 상대적 순환·병진운동을 하도록 하는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
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